压力容器通用要求新GB150宣贯教材xm培训讲学.ppt

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1、压力容器通用要求新GB150宣贯教材xm Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 压力容器压力容器 第第1 1部分：通用要求部分：通用要求1 前言前言 现代压力容器建造技术标准的发展趋势具有如下特点：现代压力容器建造技术标准的发展趋势具有如下特点：1)采用基于失效模式的设计方法保证容器在完整寿命周采用基于失效模式的设计方法保证容器在完整寿命周期内的功能性、安全性和经济性；期内的功能性、安全性和经济性；2)在设计、制造、检验等环节广泛采用以计算机技术应用在设

2、计、制造、检验等环节广泛采用以计算机技术应用为代表的信息技术，实现以可靠性为基础的质量控制术；为代表的信息技术，实现以可靠性为基础的质量控制术；3)更广的标准适用范围，实现技术标准和安全法规的协调更广的标准适用范围，实现技术标准和安全法规的协调一致，包容其他国家的技术要求，体现综合建造能力；一致，包容其他国家的技术要求，体现综合建造能力；接受接受WTO组织的意见，在世界范围内公示（组织的意见，在世界范围内公示（GB150-2011在在2011年年1月月6月在国际上公示月在国际上公示6个月）个月）GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求v4)谋求提高本国压力容器产品在国际贸易中的国家竞争

3、力。谋求提高本国压力容器产品在国际贸易中的国家竞争力。v 压力容器材料的安全系数，是为保证压力容器产品安全可靠性，应用科学手段和使压力容器材料的安全系数，是为保证压力容器产品安全可靠性，应用科学手段和使用经验，在确定材料许用应力（或设计应力强度）时，所放的安全裕量。由于考经验确用经验，在确定材料许用应力（或设计应力强度）时，所放的安全裕量。由于考经验确定的，所以各国的标准有不小的差异，也直接影响到压力容器产品的国际竞争性：定的，所以各国的标准有不小的差异，也直接影响到压力容器产品的国际竞争性：v美国美国ASME-1（2007版）以前，材料的抗拉强度安全系数为版）以前，材料的抗拉强度安全系数为n

4、b=3.5，ns（n0.2）=1.5；v美国美国ASME-2（2007版）版）nb=2.4，ns(n0.2)=1.5；v欧盟欧盟EN13445（2002版）非直接火压力容器碳钢、低合金钢：版）非直接火压力容器碳钢、低合金钢：nb=2.4，ns(n0.2)=1.5；奥氏体不锈钢：；奥氏体不锈钢：n1.0=1.5(延伸率延伸率=30%35%)；v中国中国GB150-1998碳钢、低合金钢：碳钢、低合金钢：nb=3.0，ns(n0.2)=1.6；奥氏体不锈钢：；奥氏体不锈钢：nb=3.0，ns(n0.2)=1.5;v中国中国JB4732-1995碳钢、低合金钢和奥氏体不锈钢：碳钢、低合金钢和奥氏体不

5、锈钢：nb=2.7，ns(n0.2)=1.5；v 随着压力容器制造业、及其理论研究和科学实践的进步和发展，在保证压力容器安全随着压力容器制造业、及其理论研究和科学实践的进步和发展，在保证压力容器安全性的前提下，节省材料而满足经济性指标以适应市场经济竞争的要求，即压力容器安全性的前提下，节省材料而满足经济性指标以适应市场经济竞争的要求，即压力容器安全系数有降低的趋势，这在系数有降低的趋势，这在GB150-2011标准中得到体现。标准中得到体现。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求2发展历史发展历史 我国于上世纪我国于上世纪6070年代就着手编制中国自己的压力容器年代就着手编制中国自己

6、的压力容器建造标准，相应的设计建造标准发展大致经历了建造标准，相应的设计建造标准发展大致经历了3个时期：个时期：第第时期：解放初期时期：解放初期百业待兴、渴求发展（参照苏联百业待兴、渴求发展（参照苏联模式）：模式）：1959年四部委联合颁布多层高压容器设计与检验规程；年四部委联合颁布多层高压容器设计与检验规程；1960年化工部颁布石油化工设备零部件标准；年化工部颁布石油化工设备零部件标准；1967年颁布第一版钢制石油化工压力容器设计规定；年颁布第一版钢制石油化工压力容器设计规定；第二时期：改革开放初期第二时期：改革开放初期百花齐放、百家争鸣：百花齐放、百家争鸣：1973年颁布年颁布JB741-

7、73钢制焊接容器技术条件和钢制焊接容器技术条件和JB1127-73碳素钢及碳素钢及低合金钢焊接球形容器技术条件；低合金钢焊接球形容器技术条件；GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求v1977年石化部和一机部联合颁布钢制石油化工压力容器设计规定。年石化部和一机部联合颁布钢制石油化工压力容器设计规定。其中的附件包含了其中的附件包含了JB741钢制焊接容器技术条件钢制焊接容器技术条件,JB1147钢制管壳钢制管壳式换热器技术条件等式换热器技术条件等13项制造标准项制造标准；v1980年一机部、石油部和化工部联合颁布钢制石油化工压力容器设年一机部、石油部和化工部联合颁布钢制石油化工压力容器设

8、计规定（补充本）；计规定（补充本）；v1985年一机部、化工部和中石化总公司联合颁布钢制石油化工压力年一机部、化工部和中石化总公司联合颁布钢制石油化工压力容器设计规定；容器设计规定；v 第三时期：第三时期：深深入开放时期入开放时期目前中国已经从压力容器的进目前中国已经从压力容器的进口国家转型为国际贸易平衡的国家；口国家转型为国际贸易平衡的国家；v1989年形成了中国第一部国家标准年形成了中国第一部国家标准GB150-1989钢制压力容器；钢制压力容器；v1998年年进行一次修订，即进行一次修订，即GB150-1998钢制压力容器；钢制压力容器；GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求G

9、B150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求中国压力容中国压力容器国家标准器国家标准GB150的编的编制，充分参考了如美制，充分参考了如美国国ASME、日本、日本JIS、英国、英国BS5500、德国、德国AD规范等世界先规范等世界先进标准，同时具有中国的特色。进标准，同时具有中国的特色。经过多年的应用和实践，经过多年的应用和实践，GB150已成为中国钢制压力容已成为中国钢制压力容器设计、制造和检验的核心基础标准，是中国压力容器行业器设计、制造和检验的核心基础标准，是中国压力容器行业应用最广泛的标准，也是我国特种设备行业在世界上知名度应用最广泛的标准，也是我国特种设备行业在世界上知名度最高的标

10、准。由于最高的标准。由于GB150是强制性标准，因此中国的压力是强制性标准，因此中国的压力容器建造必然遵循。在这套压力容器标准体系的控制和引领容器建造必然遵循。在这套压力容器标准体系的控制和引领下，中国的压力容器产业取得了举世瞩目的成就。下，中国的压力容器产业取得了举世瞩目的成就。GB150.1压力容器压力容器通用要求通用要求近十年来，以欧盟和美国为代表的发达国家先后推出了新近十年来，以欧盟和美国为代表的发达国家先后推出了新的压力容器设计建造标准。综合了国际最新的压力容器的设计的压力容器设计建造标准。综合了国际最新的压力容器的设计制造技术，提出了许多新理念、新观点和新方法，极大地增强制造技术，

11、提出了许多新理念、新观点和新方法，极大地增强了其国际竞争力。了其国际竞争力。我国现行的压力容器设计建造标准我国现行的压力容器设计建造标准GB150-1998钢制压钢制压力容器力容器已不能适应行业的建造技术发展和国际化潮流，因此已不能适应行业的建造技术发展和国际化潮流，因此有必要完成适应现代中国压力容器行业技术发展水平的修订，有必要完成适应现代中国压力容器行业技术发展水平的修订，建立完善的技术体系，实现安全法规和技术标准的协调和统一，建立完善的技术体系，实现安全法规和技术标准的协调和统一，规范压力容器的建造方法，实现标准技术指标的国际接轨，提规范压力容器的建造方法，实现标准技术指标的国际接轨，提

12、高中国压力容器产品的国际竞争力。高中国压力容器产品的国际竞争力。为此，全国锅炉压力容器标准化技术委员会根据国家标为此，全国锅炉压力容器标准化技术委员会根据国家标准化管理委员会的标准制、修订计划，于准化管理委员会的标准制、修订计划，于2009年年7月在兰州组月在兰州组织相关专家召开了织相关专家召开了“GB150-1998钢制压力容器钢制压力容器标准修订标准修订工作启动会议工作启动会议,正式修订正式修订GB150标准。标准。2 修订过程和修订原则修订过程和修订原则21 修订过程修订过程2009年年7月月25日在兰州组织召开了日在兰州组织召开了“GB150-1998钢制压力容器钢制压力容器标准修订工

13、作启动会议标准修订工作启动会议”；2009年年8月月30日在北京组织召开了日在北京组织召开了GB150.3设计部分修订工作讨论会设计部分修订工作讨论会议，并形成议，并形成“GB150.3设计部份修订工作讨论会设计部份修订工作讨论会”会议纪要；会议纪要；2009年年9月月17日在北京组织召开了日在北京组织召开了GB150.4制造部分编制大纲讨论会制造部分编制大纲讨论会议，形成议，形成“GB150.4制造部分编制大纲制造部分编制大纲”。2009年年10月月12日在北京组织召开了日在北京组织召开了GB150修订工作讨论会议。修订工作讨论会议。2009年年12月月11日在北京组织召开了日在北京组织召开

14、了GB150.3设计部分修订工作会议。设计部分修订工作会议。2010年年1月月6日在海口组织召开了日在海口组织召开了GB150标准修订初稿工作讨论会议。标准修订初稿工作讨论会议。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求2010年年2月月6日在常州组织召开了日在常州组织召开了GB150.2材料部分修订工作讨论会议。材料部分修订工作讨论会议。2010年年3月月13日在北京组织召开了日在北京组织召开了GB150.3设计部分征求意见稿讨论会议，设计部分征求意见稿讨论会议，会议形成了设计部分征求意见稿。会议形成了设计部分征求意见稿。2010年年4月

15、月11日在网上发布了日在网上发布了“关于发布国家标准固定式压力容器征关于发布国家标准固定式压力容器征求意见稿的通知求意见稿的通知”2010年年6月月8月分别组织各标准起草小组，对征求意见进行处理。月分别组织各标准起草小组，对征求意见进行处理。2010年年9月月15日完成对征求意见的处理，形成送审稿并向全体委员提交送日完成对征求意见的处理，形成送审稿并向全体委员提交送审。审。2011年年1月月31日完成对审查意见的处理，形成报批稿提交国家标准化管理日完成对审查意见的处理，形成报批稿提交国家标准化管理委员会，并同时提交委员会，并同时提交WTO通报。通报。2011年年11月月21日日WTO通报意见处

16、理完毕，经国家标准化管理委员会批准。通报意见处理完毕，经国家标准化管理委员会批准。2012年年3月月1日日GB150-2011压力容器正式实施。压力容器正式实施。v22 修订原则修订原则v 目前国际压力容器标准技术领域的综合发展方向：目前国际压力容器标准技术领域的综合发展方向：v 趋同性：信息技术的高速发展，使世界范围内的先进技术趋同性：信息技术的高速发展，使世界范围内的先进技术迅速普及，围绕技术发展的技术标准也必然为技术的使用者所接迅速普及，围绕技术发展的技术标准也必然为技术的使用者所接受，因此世界范围内的压力容器技术要求正在向统一的方向发展。受，因此世界范围内的压力容器技术要求正在向统一的

17、方向发展。v 区域性：由于历史的原因和区域的原因，目前已经形成了区域性：由于历史的原因和区域的原因，目前已经形成了以北美、日本的以北美、日本的ASME体系和欧洲的承压设备的体系和欧洲的承压设备的 PED 指令及其指令及其协调标准（协调标准（EN）体系的格局。各个国家都有各自的标准，如东）体系的格局。各个国家都有各自的标准，如东南亚、南美、日本、韩国等是南亚、南美、日本、韩国等是ASME标准的面目，中国的标准的面目，中国的GB150标准随着中国压力容器产业的日夜发展，以逐渐成为区域性大标标准随着中国压力容器产业的日夜发展，以逐渐成为区域性大标准。准。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要

18、求v 相容性：尽管世界上的各国的技术标准的技术内容不完全相容性：尽管世界上的各国的技术标准的技术内容不完全相同，但各国都把自己的标准与其它标准相容作为目标，以相同，但各国都把自己的标准与其它标准相容作为目标，以实现标准的互相认可。如实现标准的互相认可。如ASME在在1999年进行一个研究项目，年进行一个研究项目，对对PED指令指令/EN标准（欧洲技术标准）进行彻底分析，并将其标准（欧洲技术标准）进行彻底分析，并将其与与ASME VIII-1对设计、建造和行政管理的要求进行系统的比对设计、建造和行政管理的要求进行系统的比较，证明较，证明ASME标准增加一些内容以后就可以满足标准增加一些内容以后就

19、可以满足PED的要求。的要求。同样同样，欧盟标准也在研究如何满足，欧盟标准也在研究如何满足ASME规范等；规范等；v 贸易性：标准是国际贸易规则的组成部分和贸易纠纷仲裁贸易性：标准是国际贸易规则的组成部分和贸易纠纷仲裁的重要依据，主宰国际标准将有利于获得巨大的市场份额和的重要依据，主宰国际标准将有利于获得巨大的市场份额和经济利益，实施国际标准化战略的实质是争夺国际市场的控经济利益，实施国际标准化战略的实质是争夺国际市场的控制权。制权。v 经济性：是建立标准必须考虑的一个重要原则。经济性：是建立标准必须考虑的一个重要原则。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求 本次标准修订的原则本次标

20、准修订的原则:2.2.1 安全技术法规和技术标准协调一致的原则安全技术法规和技术标准协调一致的原则2.2.2 建立建立GB150压力容器基础标准原则压力容器基础标准原则2.2.3 标准技术采用成热科技成果原则标准技术采用成热科技成果原则2.2.4 标准技术指标国际接轨原则标准技术指标国际接轨原则2.2.5 扩大标准适用性原则扩大标准适用性原则2.2.6 便于修订原则便于修订原则2.2.7 标准的各方参与原则（设计、制造、监督检验等）标准的各方参与原则（设计、制造、监督检验等）GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求 3 标准的主要技术内容标准的主要技术内容 3.1 标准的结构和主要技术

21、内容标准的结构和主要技术内容 GB 1502011压力容器是一系列标准的组合，规定了金属压力容器是一系列标准的组合，规定了金属制压力容器建造的基本要求、典型受压元件的设计计算方法和制制压力容器建造的基本要求、典型受压元件的设计计算方法和制造、检验与验收的要求。标准按压力容器建造的逻辑顺序分为四造、检验与验收的要求。标准按压力容器建造的逻辑顺序分为四个部分：个部分：GB 150.1压力容器第压力容器第l部分：通用要求；部分：通用要求；GB 150.2压力容器第压力容器第2部分：材料；部分：材料；GB 150.3压力容器第压力容器第3部分：设计；部分：设计；GB 150.4压力容器第压力容器第4部

22、分：制造、检验和验收。部分：制造、检验和验收。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求 3.1.1 GB 150.1压力容器第压力容器第 1 部分：通用要求部分：通用要求 本标准的第本标准的第1部分由四章正文和六个规范性附录构成。部分由四章正文和六个规范性附录构成。四章的内容分别是：四章的内容分别是：范围、规范性引用文件、名词术语与符号和通用要求。范围、规范性引用文件、名词术语与符号和通用要求。六个附录分别是：六个附录分别是：附录附录A(规范性附录规范性附录)标准的符合性声明及修订；标准的符合性声明及修订；附录附录B(规范性附录规范性附录)超压泄放装置；超压泄放装置；附录附录C(规范性

23、附录规范性附录)以验证性爆破试验确定容器设以验证性爆破试验确定容器设 计压力；计压力；附录附录D(规范性附录规范性附录)对比经验设计方法；对比经验设计方法；附录附录E(规范性附录规范性附录)局部结构应力分析评定；局部结构应力分析评定；附录附录F(规范性附录规范性附录)风险评估报告。风险评估报告。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求3.1.2 GB 150.2.压力容器压力容器 第第2部分：材料部分：材料 本标准的第本标准的第2部分由七章正文、二个规范性附录和二个部分由七章正文、二个规范性附录和二个资料性附录构成。资料性附录构成。3.1.3 GB 150.3压力容器压力容器 第第3部

24、分：设计部分：设计 本标准的第本标准的第3部分由由七章正文、三个规范性附录和二部分由由七章正文、三个规范性附录和二个资料性附录构成。个资料性附录构成。3.1.4 GB 150.4压力容器压力容器 第第4部分：制造、检验和部分：制造、检验和验收验收 本标准的第本标准的第4部分由十三章正文构成。部分由十三章正文构成。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求3.2 标准的设计准则标准的设计准则3.2.1 适用范围适用范围3.2.1.1 标准使用参数适用范围标准使用参数适用范围（1）设计压力的适用范围：）设计压力的适用范围：0.1P35 MPa以及以及0.1P0.002 MPa;（2）设计温度

25、适用范围：设计温度适用范围：269900（钢制容器（钢制容器253800）；）；（3）材料适用范围：金属（钢、有色金属）材料；）材料适用范围：金属（钢、有色金属）材料；（4）工作介质适用范围：不限。）工作介质适用范围：不限。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求v 3.2.1.2 结构形式适用范围结构形式适用范围v（1）按主体结构：）按主体结构：v 立式立式容器（包括塔式容器）、卧式容器（包括塔式容器）、卧式 容器、容器、球形容器、管球形容器、管壳式换热器；壳式换热器；v（2）按截面形状：）按截面形状：v 圆形截面和非圆形截面容器；圆形截面和非圆形截面容器；v（3）按壳壁结构：）按壳

26、壁结构：v 单层容器单层容器v 多层容器多层容器多层包扎（多层筒节包扎和多层整体包扎）容多层包扎（多层筒节包扎和多层整体包扎）容器、套合和钢带错绕筒体容器；器、套合和钢带错绕筒体容器；GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求v3.2.1.3 标准管辖容器的区域适用范围标准管辖容器的区域适用范围v （1）容器与外部管道连接：）容器与外部管道连接：v a）焊接连接的第一道环向接头坡口端面；焊接连接的第一道环向接头坡口端面；v b）螺纹连接的第一个螺纹接头端面；螺纹连接的第一个螺纹接头端面；v c）法兰连接的第一个法兰密封面；法兰连接的第一个法兰密封面；v d）专用连接件或管件连接的第一个密

27、封面。专用连接件或管件连接的第一个密封面。v （2）接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件。）接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件。v （3）非受压元件与受压元件的连接焊缝。）非受压元件与受压元件的连接焊缝。v （4）直接连接在容器上的非受压元件如支座、裙座等。）直接连接在容器上的非受压元件如支座、裙座等。v （5）容器的超压泄放装置（见附录）容器的超压泄放装置（见附录 B）。）。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求 3.2.1.3 本标准的不适用范围：本标准的不适用范围：a)设计压力低于设计压力低于0.1MPa 且真空度低于且真空度低于0.02MPa的容器；的容器；

28、b)移动式压力容器安全监察规程管辖的容器；移动式压力容器安全监察规程管辖的容器；c)旋转或往复运动机械设备中自成整体或作为部件的受压器室旋转或往复运动机械设备中自成整体或作为部件的受压器室(如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等如泵壳、压缩机外壳、涡轮机外壳、液压缸等)；d)核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的容器；核能装置中存在中子辐射损伤失效风险的容器；e)直接火焰加热的容器；直接火焰加热的容器；f)内直径内直径(对非同形截面对非同形截面,指截面内边界的最大几何尺寸。如：指截面内边界的最大几何尺寸。如：矩形为对角线。椭圆为长轴矩形为对角线。椭圆为长轴)小于小于150mm的容器；的容器；g

29、)搪玻璃容器和制冷空调行业中另有同家标准或行业标准的容搪玻璃容器和制冷空调行业中另有同家标准或行业标准的容器，器，GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求3.2.2 标准所考虑的失效模式标准所考虑的失效模式 失效模式与设计规范中所考虑的设计载荷失效模式与设计规范中所考虑的设计载荷和使用工况有密切的联系和使用工况有密切的联系。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求(1)以失效模式为依据的设计方法以失效模式为依据的设计方法 ISO 165285综合世界主要综合世界主要工工业国家的技术业国家的技术标准规定，参照欧洲标准的内容，针对锅炉和标准规定，参照欧洲标准的内容，针对锅炉和压力容

30、器常见的失效形式，在标准中将其归为压力容器常见的失效形式，在标准中将其归为三大类、三大类、14种失效模式，明确了针对失效模式种失效模式，明确了针对失效模式的设计技术应用理念的设计技术应用理念。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求 第一大类：短期失效模式：第一大类：短期失效模式：脆性断裂；脆性断裂；韧性断裂；韧性断裂；超量变形引起的接头泄露；超量变形引起的接头泄露；超量局部应变引起的裂纹形成或韧性撕裂；超量局部应变引起的裂纹形成或韧性撕裂；弹性、塑性或弹塑性失稳弹性、塑性或弹塑性失稳(垮塌垮塌)：，：，GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求第二大类：长期失效模式第二大类：长

31、期失效模式 蠕变断裂；蠕变断裂；蠕变蠕变-在机械连接处的超量变形或导致不允许的在机械连接处的超量变形或导致不允许的载荷传递载荷传递；蠕变失稳蠕变失稳；冲蚀、腐蚀；冲蚀、腐蚀；环境助长开裂如：应力腐蚀开裂、氢致开裂环境助长开裂如：应力腐蚀开裂、氢致开裂；GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求第三大类：循环失效模式：第三大类：循环失效模式：扩展性塑性变形；扩展性塑性变形；交替塑性交替塑性；弹性应变疲劳弹性应变疲劳(中周和高周疲劳中周和高周疲劳)或弹或弹-塑性应变塑性应变疲劳疲劳(低周疲劳低周疲劳)；环境助长疲劳。环境助长疲劳。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求 对于压力设备

32、标准，在确定设计准则和设计对于压力设备标准，在确定设计准则和设计方法中至少要方法中至少要考考虑如下失效模式：虑如下失效模式：脆性断裂；脆性断裂；韧性断裂；韧性断裂；接头泄露；接头泄露；弹性或塑性失稳；弹性或塑性失稳；蠕变断裂。蠕变断裂。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求(2)GB150对于基于失效模式设计的考虑对于基于失效模式设计的考虑 经过多年的实践和参照国际上同类标准的技术内经过多年的实践和参照国际上同类标准的技术内容，容，GB150 标准在技术内容中直接和间接考虑了如下标准在技术内容中直接和间接考虑了如下失效模式，并针对所考虑的失效模式确定了相应的设失效模式，并针对所考虑的

33、失效模式确定了相应的设计准则和强度理论：计准则和强度理论：a)脆性断裂：通过材料选用要求、材料韧性要求、脆性断裂：通过材料选用要求、材料韧性要求、制造和检验要求、以及结构形式要求，防止脆性断裂制造和检验要求、以及结构形式要求，防止脆性断裂的发生；的发生；b)韧性断裂：通过材料选用要求、结构强度设计韧性断裂：通过材料选用要求、结构强度设计方法、许用应力规定，防止韧性断裂的发生；方法、许用应力规定，防止韧性断裂的发生；GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求 c)接头泄露：通过法兰设计方法和特殊密封结构的设接头泄露：通过法兰设计方法和特殊密封结构的设计方法，结构要求以计方法，结构要求以 及

34、对密封垫片和螺柱、螺母的要求，及对密封垫片和螺柱、螺母的要求，防止接头泄漏的发生；防止接头泄漏的发生；d)弹性或塑性失稳：通过外压结构设计方法防止整体弹性或塑性失稳：通过外压结构设计方法防止整体失稳；通过局部应力分析和评定，控制局部塑性失稳；失稳；通过局部应力分析和评定，控制局部塑性失稳；e)蠕变断裂：通过限制材料的使用温度范围控制蠕变蠕变断裂：通过限制材料的使用温度范围控制蠕变断裂的发生。断裂的发生。腐蚀是压力容器的最常见的失效模式，但在不同的工腐蚀是压力容器的最常见的失效模式，但在不同的工程应用中差别极大，不可能在标准中进行规定。程应用中差别极大，不可能在标准中进行规定。GB150.1压力

35、容器压力容器 通用要求通用要求3.2.3 失效准则和强度理论失效准则和强度理论 金属强度失效准则主要包含弹性失效准则、塑性失效金属强度失效准则主要包含弹性失效准则、塑性失效准则和爆破失效准则。准则和爆破失效准则。1、弹性失效准则、弹性失效准则：壳体内壁金属纤维超过该材料的实际屈服点（即丧失弹性进入塑壳体内壁金属纤维超过该材料的实际屈服点（即丧失弹性进入塑性）时，就认为该容器已经失效。性）时，就认为该容器已经失效。美国的美国的ASME规范、日本的规范、日本的JIS规范、西德的规范、西德的AD规范以及英国、规范以及英国、法国意大利等许多国家的压力容器规范均采用该失效准则。中国的法国意大利等许多国家

36、的压力容器规范均采用该失效准则。中国的GB150也是如此；也是如此；2、塑性失效准则、塑性失效准则：壳体内壁金属纤维达到屈服限，并不导致壳体发生破坏，因为壳壳体内壁金属纤维达到屈服限，并不导致壳体发生破坏，因为壳体的外层金属为弹性状态，他对内层已屈服的材料的进一步塑性流体的外层金属为弹性状态，他对内层已屈服的材料的进一步塑性流 GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求动有约束作用。只有当压力继续升高后，塑性区线外扩展到壳体的动有约束作用。只有当压力继续升高后，塑性区线外扩展到壳体的外表，使壳体整体屈服后才最终发生破坏。此时才达到壳体承载的外表，使壳体整体屈服后才最终发生破坏。此时才达到

37、壳体承载的极限。极限。塑性失效准则塑性失效准则一般用于多层容器和高压容器。一般用于多层容器和高压容器。3、爆破失效准则、爆破失效准则：假如壳体为理想塑性体，当壳体屈服后，及时压力不再升高，假如壳体为理想塑性体，当壳体屈服后，及时压力不再升高，壳体直径将不断增大，壁厚不断减小，最终导致壳体破坏。实际制壳体直径将不断增大，壁厚不断减小，最终导致壳体破坏。实际制造的壳体的金属材料，都不是理想塑性体，并且都有明显的应变硬造的壳体的金属材料，都不是理想塑性体，并且都有明显的应变硬化现象。即使壳体整体屈服后，若压力不再升高，壳体并不会破坏。化现象。即使壳体整体屈服后，若压力不再升高，壳体并不会破坏。只有压

38、力升至一定水平壳体才发生破坏而失效；只有压力升至一定水平壳体才发生破坏而失效；爆破失效准则在超高压容器设计中得到了应用。爆破失效准则在超高压容器设计中得到了应用。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求强度理论强度理论 在实际工程应用中主要有以下几个典型的强度理论在实际工程应用中主要有以下几个典型的强度理论:1.第一第一强度理论：强度理论：又称又称最大主应力理论最大主应力理论,其其强度条件可表示为强度条件可表示为:1；2.第二强度理论：又称最第二强度理论：又称最大大应变理论应变理论，其其强度强度条件条件可表示为可表示为:1；3.第三强度理论：第三强度理论：又称最大剪应力理论，又称最大剪

39、应力理论，强度条件即为强度条件即为:1-3。4.第四强度理论：第四强度理论：又称剪切变形能理论，又称剪切变形能理论，强度条件即为强度条件即为:第一第一强度理论强度理论仅对脆性材料比较适用，对压力容器所用的材料有相仅对脆性材料比较适用，对压力容器所用的材料有相当的差距，但由于在建立最初压力容器规范时，只考虑了因强度不足所当的差距，但由于在建立最初压力容器规范时，只考虑了因强度不足所引起的破坏，故采用引起的破坏，故采用了了第一第一强度理论强度理论。在。在“按规则设计按规则设计”规范的发展过规范的发展过程中，不再作出较大的更动而习惯一直沿用至今程中，不再作出较大的更动而习惯一直沿用至今。GB150.

40、1压力容器压力容器 通用要求通用要求v第二强度理论考虑了三向应力的综合影响，许多脆性材料的试验结果第二强度理论考虑了三向应力的综合影响，许多脆性材料的试验结果与其符合。与其符合。v第三强度理论被许多塑性材料的实验证实，而且偏于安全。此理论已第三强度理论被许多塑性材料的实验证实，而且偏于安全。此理论已被广泛用于塑性材料的强度计算，但不适用于脆性材料。被广泛用于塑性材料的强度计算，但不适用于脆性材料。v第四强度理论比第三强度理论更与许多塑性材料的实验结果相符合。第四强度理论比第三强度理论更与许多塑性材料的实验结果相符合。因此，第四强度理论在高压（超高压）容器的设计中获得广泛的应用。当因此，第四强度

41、理论在高压（超高压）容器的设计中获得广泛的应用。当然，他也不适合脆性材料。然，他也不适合脆性材料。v总之，上述四个强度理论在理论上由其使用的方向，金属制压力容器总之，上述四个强度理论在理论上由其使用的方向，金属制压力容器的设计主要是第一、第三和第四强度理论。的设计主要是第一、第三和第四强度理论。v我国的压力容器标准我国的压力容器标准GB150和和JB4732也参照了美国也参照了美国ASME-1和和ASME-2，分别采用的，分别采用的是是第一强度理论第一强度理论和和第第三三强度理论强度理论。v从薄壳理论的角度讲，这两个理论导出的壳体计算公式相同的（中径从薄壳理论的角度讲，这两个理论导出的壳体计算

42、公式相同的（中径公式），在公式），在K1.5时的误差满足工程设计要求。但对时的误差满足工程设计要求。但对JB4732要对局部结构要对局部结构分析三向应力、涉及更多的失效模式就不能用分析三向应力、涉及更多的失效模式就不能用第一强度理论第一强度理论。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求3 3.2 2.4 4 安全系数安全系数 压力容器安全系数在我国安全技术规范中指的是压力容器安全系数在我国安全技术规范中指的是“确定确定材料许用应力的系数材料许用应力的系数”，事实上，在标准的制定中对于所涉及，事实上，在标准的制定中对于所涉及到的下列失效模式，标准均要考虑相应的安全系数：到的下列失效模式，

43、标准均要考虑相应的安全系数：对于以韧性断裂的强度失效；对于以韧性断裂的强度失效；对于以低温脆断为代表的脆性断裂失效；对于以低温脆断为代表的脆性断裂失效；对于以法兰接头泄漏为代表的接头泄漏失效；对于以法兰接头泄漏为代表的接头泄漏失效；对于以高温材料性能退化为代表的高温蠕变失效；对于以高温材料性能退化为代表的高温蠕变失效；对于以结构失稳为代表的弹性和塑性失稳失效；对于以结构失稳为代表的弹性和塑性失稳失效；对于疲劳失效等等。对于疲劳失效等等。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求 安全系数的确定和国家的综合技术能力以及压力容安全系数的确定和国家的综合技术能力以及压力容器的建造历史有关，一般

44、要考虑如下的因素：器的建造历史有关，一般要考虑如下的因素：(1)压力容器材料的技术水平和供应稳定状况；压力容器材料的技术水平和供应稳定状况；(2)强度设计准则和设计计算方法的可靠性；强度设计准则和设计计算方法的可靠性；(3)压力容器建造的技术能力和装备能力；压力容器建造的技术能力和装备能力；(4)压力容器建造的质量管理方式和管理水平；压力容器建造的质量管理方式和管理水平；(5)压力容器使用管理的水平；压力容器使用管理的水平；(6)压力容器事故的频发程度等。压力容器事故的频发程度等。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求3.2.4.1 确定材料基本许用应力的系数确定材料基本许用应力的系

45、数 在世界各国的压力容器标准中，确定材料基本许用应力的在世界各国的压力容器标准中，确定材料基本许用应力的系数一般主要针对材料的抗拉强度系数一般主要针对材料的抗拉强度、屈服强度、高温持久断裂屈服强度、高温持久断裂强度和高温蠕变强度设定相应的设计裕度，强度和高温蠕变强度设定相应的设计裕度，以防止由于前述原以防止由于前述原因等引起的失效因等引起的失效。3.2.4.2 针对外压失稳失效模式的稳定安全系数针对外压失稳失效模式的稳定安全系数 GB 1502011 中所采用的稳定安全系数如下：中所采用的稳定安全系数如下：1.对于圆筒的外压稳定计算，取稳定安全系数对于圆筒的外压稳定计算，取稳定安全系数m=3.

46、0;2.对于球壳和成形封头对于球壳和成形封头(包括椭圆形、碟形、半球形、球冠形包括椭圆形、碟形、半球形、球冠形)封头的外压稳定计算，取稳定安全系数封头的外压稳定计算，取稳定安全系数m=15;3.对于圆筒加强圈的外压稳定计算，取稳定安全系数对于圆筒加强圈的外压稳定计算，取稳定安全系数m=3.0。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求3.2.4.3 紧固件的安全系数紧固件的安全系数 紧固件的安紧固件的安全全系数针对的是接头泄漏失效模式，用于确系数针对的是接头泄漏失效模式，用于确定密封螺栓许用应力的系数要高于对板、锻、管材的系数，定密封螺栓许用应力的系数要高于对板、锻、管材的系数，其原因如

47、下：其原因如下：(1)在紧固螺栓的操作中的螺栓预紧力难于定量控制；在紧固螺栓的操作中的螺栓预紧力难于定量控制；(2)操作过程中的载荷循环或波动可能使螺栓伸长，引起操作过程中的载荷循环或波动可能使螺栓伸长，引起连接松动、垫片松弛，需要多次紧固螺栓；连接松动、垫片松弛，需要多次紧固螺栓；(3)由于螺栓和法兰的材料不同或二者具有不同的使用温由于螺栓和法兰的材料不同或二者具有不同的使用温度，会引起附加热应力；度，会引起附加热应力；(4)用于密封的螺栓材料不允许产生塑性变形，所以只控用于密封的螺栓材料不允许产生塑性变形，所以只控制屈服强度系数制屈服强度系数ns。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通

48、用要求3.2.4.4 疲劳失效的安全系数疲劳失效的安全系数 JB 47321995在建立疲劳分析的在建立疲劳分析的S-N曲线时，考虑到分析曲线时，考虑到分析结果的不确定性，结构的缺口效应的不可知性和实验数据确结果的不确定性，结构的缺口效应的不可知性和实验数据确定的精度，规定了如下安全系数：定的精度，规定了如下安全系数：(1)对于除螺柱以外的材料，分别考虑寿命和应力幅规定了对于除螺柱以外的材料，分别考虑寿命和应力幅规定了相应的安全系数相应的安全系数.对于疲劳寿命对于疲劳寿命N设定三个分安全系数：设定三个分安全系数：数据分散度：数据分散度：2.0；尺寸因素：尺寸因素：2.5；表面、环境：表面、环境

49、：4.0。总体疲劳寿命安全系数为总体疲劳寿命安全系数为20；对于交变应力幅对于交变应力幅Sa取取2.0。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求 (2)对于螺柱材料，由于实验采用了实际螺栓材料和对于螺柱材料，由于实验采用了实际螺栓材料和尺寸，已经考虑丁螺柱的疲劳强度减弱系数和平均应尺寸，已经考虑丁螺柱的疲劳强度减弱系数和平均应力的修正，因此给出如下安全系数：力的修正，因此给出如下安全系数：总体疲劳寿命安全系数总体疲劳寿命安全系数5.7；对于交变应力幅对于交变应力幅Sa取取1.5。GB150.1压力容器压力容器 通用要求通用要求3.2.5 建造参与各方的资格与职责建造参与各方的资格与职责

50、（GB150.1-2011中中4.2）GB150.1-2011用用“金属制压力容器建造要求金属制压力容器建造要求”来涵盖来涵盖GB150对金对金属制压力容器材料、设计、制造、检验和验收的全部要求，其属制压力容器材料、设计、制造、检验和验收的全部要求，其“建建造造”一词的定义实际上与特种设备安全监察条例（一词的定义实际上与特种设备安全监察条例（2009修订版）修订版）中第三条中特种设备的中第三条中特种设备的“生产生产”相符相符特种设备的生产（含设计、特种设备的生产（含设计、制造、安装、改造、维修，下同）制造、安装、改造、维修，下同）。3.2.5.1 用户用户或设计委托方或设计委托方的职责的职责提